CN109568662A - 一种制备抗菌型脱细胞基质材料的方法 - Google Patents

一种制备抗菌型脱细胞基质材料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种制备抗菌型脱细胞基质材料的方法。本发明采用氧化壳聚糖季铵盐交联脱细胞基质材料，利用氧化壳聚糖季铵盐上的多个醛基与脱细胞基质上的活性基团之间形成交联，提高材料的结构稳定性，同时将壳聚糖季铵盐接枝到脱细胞基质材料中，从而赋予脱细胞基质材料优良抗菌抑菌性能。本发明以氧化壳聚糖季铵盐为原料，将其应用于脱细胞基质材料的交联，一方面可以降低材料的抗原性，提高材料的结构稳定性和耐降解能力；同时能够赋予材料以良好的抗菌抑菌功能，采用本方法制备的抗菌型脱细胞基质材料，可广泛地应用于生物材料领域。

Description

一种制备抗菌型脱细胞基质材料的方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种制备抗菌型脱细胞基质材料的方法。
背景技术
脱细胞基质材料是通过物理、化学和生物的方法处理基质材料，进行脱细胞处理、除去相关的抗原后获得的材料。它除去了天然材料中的细胞成分，保留了基质成分，有效降低了天然材料的免疫原性，同时能够保持基质材料的基本结构和性能。常见的脱细胞基质材料有脱细胞真皮基质、脱细胞角膜基 质、羊膜脱细胞基质、猪主动脉脱细胞基质、牛、猪心包脱细胞基质、猪小肠黏膜下脱细胞基质、尿道脱细胞基质、脱细胞软骨，可用于皮肤、血管、瓣膜、泌尿道等的修复或组织填充，已广泛应用于医疗领域。通过交联可以消除或降低免疫原性、改善物理机械性能、提高耐降解能力，更好地满足使用的需要。物理交联法由于局限于材料表面且交联度程度低，未能广泛应用。合成交联剂来源广泛，可以通过分子设计的方法获得特定的分子结构，引入多个化学活性基团到交联剂分子中，因而交联高；但合成交联剂由于副产物和纯度不足等原因，容易导致交联后的材料生物相容性差。天然产物及其衍生物交联剂，相对生物相容性好，但往往品种较少，制备和纯化成本相对较高，无法大规模产业化应用。
近年来，随着科学的进步，以氧化天然多糖类为代表的天然产物衍生物交联剂，成为研究热点。该类交联剂以天然糖类为母体，通过氧化形成多个醛基，从而使糖类具有交联性能。由于多糖生物相容性好，引入到生物材料中后，仍能保证交联后材料的具有良好的生物相容性。由于多糖类相对价廉易得，制备成本相对较低，因而具有广阔的应用前景，是比较理想的生物交联剂。目前广泛使用的抗菌材料包括抗生素、金属离子、季铵盐、天然抗菌材料等。抗生 素的使用，容易产生抗药性；金属离子则可能存在细胞易变质、性能不稳定、成本高等多种问题；普通季铵盐拥有良好的广谱抗菌性，但往往生物相容性不佳；天然抗菌材料生物相容性优良，抗菌性能良好，但溶解性较差，限制了其应用。采用物理共混的方法，将壳聚糖季铵盐加入到生物材料中，能够赋予生物材料以抗菌抑菌功能，是目前普遍采用的方法。然而，壳聚糖季铵盐分子中缺少具有化学反应活性的基团，难以与生物材料形成牢固的共价键结合。物理共混加入的壳聚糖季铵盐容易从生物材料中产生迁移、流失，不能产生长久的抗菌抑菌性能，难以达到预期效果。
由上可见，目前的生物材料，一方面需要采用生物相容性优良的交联剂进行交联，同时需要赋予生物材料以良好的抗菌抑菌功能。目前的方法往往只能满足其中之一。能否将交联与抗菌合二为一，在交联的同时，赋予生物材料以抗菌性。我们在长期的生物材料交联研究中，提出了“功能化尺度交联”的新观点：即在交联的同时，赋予生物材料以其它功能。该观点为我们寻找和制备新一代功能型交联剂提供了新思路。采用兼具交联性和抗菌性的交联剂，既可以满足交联的需要，又可以赋予材料以抗菌性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备抗菌型脱细胞基质材料的方法，以有效克服上述现有技术的不足。
本发明解决技术问题的方案是：一种制备抗菌型脱细胞基质材料的方法，它包括如下操作步骤：
1）称取100重量份的脱细胞基质材料，在20～65℃下，加入100～1000重量份的pH值为3.0～10.5的缓冲液，处理10～60min；
2）后加入1～20重量份的氧化度为1～98%的氧化壳聚糖季铵盐，处理0.5～24.0小时；
3）弃去反应废液，加入200～1000重量份的水，清洗10～30分钟；
4）弃去清洗废液，加入100～1000重量 份的pH值为3.0～10.5的缓冲液，加入0.5～2.0重量份的氨基酸，在20～65℃下，处理0.5～ 4.0小时；
5）弃去废液，加入200～1000重量份的水，清洗20～60分钟；
6）弃去废液，加入100～300 重量份的水，加入0.1～1.0重量份的乳酸或乳酸钠，在20～35℃下，处理30～90分钟，将浴 液pH调节至中性；
7）弃去废液，加入200～1000重量份的30～42℃的注射水，清洗1～4h；弃去废液，加入200～1000重量份的30～42℃的注射水，清洗1～4h。
所述的氧化壳聚糖季铵盐是指壳聚糖季铵盐经选择性氧化后形成的结构中含有多个醛基的壳聚糖季铵盐。
所述的氨基酸，是指甘氨酸、精氨酸、赖氨酸和组氨酸。
所述的pH值为3.0～10.5的缓冲液，该pH是通过使用醋酸—盐酸缓冲溶液、磷酸盐缓冲溶液、硼酸—硼砂缓冲溶 液、NaHCO3-NaOH缓冲溶液达到的。
该方法可用于脱细胞真皮基质、脱细胞角膜基质、羊膜脱细胞基质、猪主动脉脱细胞基质、心包脱细胞基 质、猪小肠黏膜下脱细胞基质、尿道脱细胞基质、脱细胞软骨的制备中。
本制备方法具有以下优点：
1、交联程度高：由于氧化壳聚糖季铵盐分子含有多个醛基，可以与脱细胞基质材料中的氨基等产生多点结合，形成较高程度的交联。可以降低脱细胞基质材料的抗原性，改善的物理机械性能和耐降解性；
2、抗菌抑菌性能好：由于壳聚糖季铵盐较强的阳电荷，具有广谱抗菌性，抗菌性能优良，交联后的脱细胞基质材料中引入了壳聚糖季铵盐，因而就赋予了脱细胞基质材料以良好的抗菌抑菌功能；
3、抗菌抑菌性能持久：通过氧化壳聚糖季铵盐中的醛基与脱细胞基质材料中的氨基等形成牢固的共价键，键能大，稳定性高，因而有效避免了物理共混法易产生的壳聚糖季铵盐的迁移与流失的缺陷，可长期保持其抗菌抑菌性能；
4、生物相容性好：氧化壳聚糖季铵盐中醛基反应后，结构中余下壳聚糖季铵盐基团，而壳聚糖季铵盐来源于壳聚糖，因而继承了壳聚糖良好的生物相容性。采用氨基酸后处理，将可能残留的醛基除去，保证了交联材料的良好生物相容性；
5、可调控性好：可以通过选择氧化壳聚糖的种类、控制氧化程度、控制交联剂的用量，来控制交联程度和抗菌性能；
6、可生物降解：由于壳聚糖季铵盐具有生物可降解性，接入到生物材料后，仍然可以保持交联材料的生物降解性，可以通过交联程度来调节其降解性能；
7、赋予生物材料以良好的亲水保湿性能：在生物材料中引入了壳聚糖季铵盐，将壳聚糖季铵盐的保湿性能赋予给生物材料，从而使交联后的材料具有良好的亲水、保湿性能；
8、原料价格低廉，可大规模产业化：氧化壳聚糖季铵盐与京尼平等优良交联剂相比，其价格更便宜，因而，本方法可以应用于工业化大生产，广泛应用于生物材料领域。
综上所述，本发明以氧化壳聚糖季铵盐为原料，将其应用于脱细胞基质材料的交联，一方面可以降低材料的抗原性，提高材料的结构稳定性和耐降解能力；同时能够赋予材料以良好的抗菌抑菌功能，采用本方法制备的抗菌型脱细胞基质材料，可广泛地应用于生物材料领域。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明：
实施例：
本制备制备抗菌型脱细胞基质材料的方法，它包括如下操作步骤：
1）称取100重量份的脱细胞基质材料，在60℃下，加入500重量份的pH值为6.0的缓冲液，处理30min；
2）后加入10重量份的氧化度为60%的氧化壳聚糖季铵盐，处理12小时；
3）弃去反应废液，加入600重量份的水，清洗30分钟；
4）弃去清洗废液，加入600重量份的pH值为6.0的缓冲液，加入0.5重量份的氨基酸，在60℃下，处理2.0小时；
5）弃去废液，加入600重量份的水，清洗20分钟；
6）弃去废液，加入200 重量份的水，加入0.5重量份的乳酸或乳酸钠，在30℃下，处理30分钟，将浴液pH调节至中性；
7）弃去废液，加入600重量份的40℃的注射水，清洗2h；弃去废液，加入600重量份的40℃的注射水，清洗1h。
所述的氧化壳聚糖季铵盐是指壳聚糖季铵盐经选择性氧化后形成的结构中含有多个醛基的壳聚糖季铵盐。
所述的氨基酸，是指甘氨酸、精氨酸、赖氨酸和组氨酸。
所述的pH值为6.0的缓冲液，该pH是通过使用醋酸—盐酸缓冲溶液、磷酸盐缓冲溶液、硼酸—硼砂缓冲溶 液、NaHCO3-NaOH缓冲溶液达到的。
该方法可用于脱细胞真皮基质、脱细胞角膜基质、羊膜脱细胞基质、猪主动脉脱细胞基质、心包脱细胞基 质、猪小肠黏膜下脱细胞基质、尿道脱细胞基质、脱细胞软骨的制备中。
本发明以氧化壳聚糖季铵盐为原料，将其应用于脱细胞基质材料的交联，一方面可以降低材料的抗原性，提高材料的结构稳定性和耐降解能力；同时能够赋予材料以良好的抗菌抑菌功能，采用本方法制备的抗菌型脱细胞基质材料，可广泛地应用于生物材料领域。

Claims (5)

1.一种制备抗菌型脱细胞基质材料的方法，其特征在于：它包括如下操作步骤：
1）称取100重量份的脱细胞基质材料，在20～65℃下，加入100～1000重量份的pH值为3.0～10.5的缓冲液，处理10～60min；
2）后加入1～20重量份的氧化度为1～98%的氧化壳聚糖季铵盐，处理0.5～24.0小时；
3）弃去反应废液，加入200～1000重量份的水，清洗10～30分钟；
4）弃去清洗废液，加入100～1000重量 份的pH值为3.0～10.5的缓冲液，加入0.5～2.0重量份的氨基酸，在20～65℃下，处理0.5～ 4.0小时；
5）弃去废液，加入200～1000重量份的水，清洗20～60分钟；
6）弃去废液，加入100～300 重量份的水，加入0.1～1.0重量份的乳酸或乳酸钠，在20～35℃下，处理30～90分钟，将浴 液pH调节至中性；
7）弃去废液，加入200～1000重量份的30～42℃的注射水，清洗1～4h；弃去废液，加入200～1000重量份的30～42℃的注射水，清洗1～4h。
2.根据权利要求1所述的一种制备抗菌型脱细胞基质材料的方法，其特征在于：所述的氧化壳聚糖季铵盐是指壳聚糖季铵盐经选择性氧化后形成的结构中含有多个醛基的壳聚糖季铵盐。
3.根据权利要求1所述的一种制备抗菌型脱细胞基质材料的方法，其特征在于：所述的氨基酸，是指甘氨酸、精氨酸、赖氨酸和组氨酸。
4.根据权利要求1所述的一种制备抗菌型脱细胞基质材料的方法，其特征在于：所述的pH值为3.0～10.5的缓冲液，该pH是通过使用醋酸—盐酸缓冲溶液、磷酸盐缓冲溶液、硼酸—硼砂缓冲溶 液、NaHCO3-NaOH缓冲溶液达到的。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种制备抗菌型脱细胞基质材料的方法，其特征在于：该方法可用于脱细胞真皮基质、脱细胞角膜基质、羊膜脱细胞基质、猪主动脉脱细胞基质、心包脱细胞基 质、猪小肠黏膜下脱细胞基质、尿道脱细胞基质、脱细胞软骨的制备中。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112569405A (zh) * 2020-12-07 2021-03-30 四川大学 一种壳聚糖季铵盐型脱细胞真皮基质材料的制备方法
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